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人工生态砖 

你知道,香港岸边的海堤,孕育多少海洋生物吗?

全球发展都市化,加上气候变化影响,威胁沿海海洋生态系统以至海洋生物的生存,全球学术界均希望力挽狂澜。香港城市大学海洋污染国家重点实验室主任梁美仪教授率领的研究团队亦出一分力加入研究,成功令沿海物种增加19%至51%,生物数量亦大幅增加59%至416%,促进香港海岸的生物多样性发展;更独创新生态工程瓷砖,减少生物因猛烈阳光带来的高温及干晒而死亡的机会,其研究成果刊登于国际期刊《海洋污染简报》及《全球生态学及生物地理学》,更获得欧盟肯定,用以制定其环境政策。

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大比并:人工海堤筑建vs天然岩岸

香港沿海满布天然岩岸,然而经过持续填海造地,现有约16%海岸线是人工海堤筑建。现时香港的海岸主要有两类人工海堤,分别是垂直海墙和斜式防波堤,你知道它们的分别吗?

在同一水域上,我们可以同时见到天然岩岸及人工海堤(如:垂直海墙)。天然岩岸有利各式各样的潮间带生物生长,然而海墙上的潮间带生物物种较少,大多只是一些藤壶、石蠔、帽贝和水类似木蝨的等足类动物等。

人工海堤远远比不上天然岩岸,其中一个巨大分别在于其表面及形态特点。简单而言,天然岩石经过百万年风化侵蚀,形成凹凸不平的表面、大小水池及各式各样的孔穴和间隙,提供一些生境适合不同生物消暑、躱藏、栖息和觅食,丰富食物链和促进生物多样性。

相对地,一般海墙表面结构较简单,没有遮阴或贮水之处,依附表面的海洋生物在水退及烈日下较易被「干煎」脱水致死。墙上的生物膜亦因此很易被晒干,导致初级食物链被折断,不利海洋生物觅食和居住。所以,人工海堤上可找到的生物种类和数量均较少。

长此下去,不利海洋物种寄居栖息的人工海堤,会持续令沿海生物多样性偏低。接下来,看看这研究如何应对此生态危机吧。

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滋养生命的香港海洋

弹丸之地的香港,地理环境得天独厚,三面环海,海岸线总长1180公里,据研究估算,香港海域中有至少6000种海洋生物,即使香港的海洋面积只占全中国的0.03%,但其海洋生物物种的丰富程度,已占整个中国所记录的两成半。 

全球暖化、都市发展频繁,全球不同沿海大都会均面对类似的生态危机,梁教授率领团队加入由悉尼海洋科学研究所发起的「全球海港研究计划」,与伦敦、三藩市及悉尼等全球14个海岸城市,各自在自家城市进行类似研究,他的团队遂以提升香港西面水域的海洋生物多样性为研究目标。



如何媲美天然岩岸?「生态海堤」的诞生

时装设计师亚历山大麦昆(Alexander McQueen)曾言:「没有比大自然更好的设计师。」,正如先前所述,天然岩岸经年月洗礼得天独厚,人工海堤却不利生物多样性,该如何创造人工条件「逆天」增加多样生物?

梁教授的妙计是:犹如为露宿者提供有瓦遮头、较舒适的居所,我们可在现有人工海堤加入「生态」元素,为海洋生物建设舒适居所,并提供食物。

「生态海堤」的生态砖结合「生态」与「工程」原理,砖块表面粗糙且有坑纹,形成罅隙及沟槽,砖块表面愈复杂,愈能提供较多遮阴及贮水地方,亦可令砖块表面温度下降,令螺类及帽贝等更多不同物种在其上生长。

此外,研究团队以双壳贝类种植法,在一半的砖上种上本地石蠔(又称:僧帽牡蛎),以较天然的方法来增加栖地复杂程度。

因此,用人工生态砖筑成的「生态海堤」成了挽救香港海岸生态的关键。

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惊人发现!

研究团队于大屿山深水角及屯门乐安排的垂直海堤上安装「生态砖」,测试12个月,结果发现,有罅隙的「生态砖」增加最多51%的物种,生物数量急增高达4倍!种有石蠔的砖块吸引了新的石蠔在砖上生长,为其他生物提供食物,形成健康的生态系统。

梁教授形容结果令鼓舞:「连平常在香港海堤看不见的生物也出现了!」

天降的挑战

「生态砖」成功提升海洋生态环境的成绩固然令人振奋,但研究团队发现,位处大屿山深水角的测试结果却不如屯门乐安排,依然有海洋生物会死在「生态砖」上 ,原因何在?

原来大屿山的测试败给了天生的障碍:日照。

虽然「生态砖」有深坑纹、罅隙及沟槽,并有阴暗部位,于潮退及夏天时仍可制造温度稍低的环境,解决现有海堤过热的问题。然而大屿山深水角的位置正向「西斜」,在夏天午间潮退时,阳光直接照射到砖上,结果仍避免不了生物晒死。故今次测试亦得出了另一结论:座向及日照情况是影响海堤降温表现的关键。

大自然给予的挑战一度令研究团队苦恼,梁教授忆述,团队经常集思广益脑震荡一番,「甚么天马行空的都想出来、做出来」,后来赫然发现,只需用同理心就想出办法:「人怕晒就会打伞,海洋生物亦需要,我们最后决定将『生态砖』反转,将凹凸面向内,有如「前舖后居」的概念,生物就可躲在内遮荫了!」

就这样,太阳的挑战也过关了。

再下一城

初尝研究成果,团队希望开创更多可能。得到土木工程拓展署资助及合作下,研究团队于马料水、西贡及屯门的人工海堤上安装人工生态组件作第二轮测试,尝试用不同形态及复杂程度的「生态海堤」试验效果,包括生态砖、面板、潮汐池、铠装组件及蠔壳篮等。 而这次测试用的生态砖是本地设计及制造,并以屯门T-Park焚化炉弃置的灰烬及海洋沉积物再造而成,,既减废环保又能打造「生态海堤」,一举两得。

今次研究的选址属于不同水体,包括属于海洋的西贡、位于半封闭水体中的马料水和位处河口的屯门龙鼓,有助同时评估「生态海堤」在香港不同水体的应用发展。

团队发现,首九个月测试的初步结果已有惊喜,以马料水为例,在部分不同形态的人工生态组件上录得11种生物物种,是附近人工海堤上找不到的,包括海藻、珊瑚藻、蟹和不同种类的螺等,反映「生态海堤」的多元化生境,亦有助增加生物多样、促进生态功能。

梁教授特别强调,蠔壳篮的测试效果是意想不到的成功,海洋生物特别喜于依附在篮中的蠔壳上,简单的设置竟能孕育出多达60多种不同海洋生物。他认为,蠔篮的生境能保护幼细生物,令牠们不会被外面的捕食者如大鱼吃掉,成长后又可游出篮外继续生存,形成健康的生态链。

研究团队经过一番努力,成功为多种海洋生物缔造了一个个安乐窝。一起探访这些「海洋住客」吧!

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各界认可

梁教授的研究不论在学术或应用上,均得到外间认同。点击以下内容,了解更多!

本地认用

「香港的海堤,可变成创造生命的防波堤!」

「生态工程」技术可应用于香港现有所有海堤,能改善香港人造海岸的海洋生态系统。机场第三条跑道系统工程、东涌东新市镇扩展近岸填海工程以及石鼓洲综合废物管理设施工程,率先引入「生态海堤」,研究团队将于其中担任监察、合作及顾问等角色,改善在海堤上的海洋生态系统健康。

国际认证

「香港的研究得到世界认同,而且觉得重要!」

「生态砖」技术研究成果以《提供庇护栖地及种植本土双壳贝类可提高垂直海堤的生物多样性》为题,于国际科学期刊《海洋污染简报》发表。这研究文章亦被欧盟 《环境政策科学》拣选及刊载为专题文章,成为欧盟环境政策的参考依据。

此外,梁教授联同其他45位国际专家共同就「全球海港研究计划」发表的论文,题为《关于在海洋设置人工生态组件复杂性与生物多样性关系的全球研究分析》,已刊于科学期刊《全球生态和生物地理》。

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研究之路

「这一领域(生态工程)本来不是我的专长,但命运好像选择了我。」

从事环境毒理学研究逾二十年的梁美仪教授,同时对海洋环境研究,包括污染、生态、 生物多样性、水质管理等甚有经验。然而,今次有关工程生态海堤研究最初却让他成为半个新手,亦意外地经历一次重新学习、再成长的历程。

「我对香港海洋生态很熟悉,但对生态工程却很陌生。」生态工程集合生态学、工程学和建筑学等学科的基本原理与方法,致力修复生态环境。今次研究中,他需要与工程人员及建筑师跨专业合作,利用各方专长成就最终的「生态海堤」:「过程中自己并非单打独斗,他人的专业同时成就自己进步,一步一级、有如成长之路」。

令他欣喜的是,研究过程中不断见有年轻人员自荐加入参与,「后生仔想法好好,好有创意,我亦希望提供平台给他们更多实战训练机会,使他们在生态保育专业有更好发展,正如奥运也主要是后生仔的天地。」他特感欣慰的,是年轻团队亦认同今次研究是应该做、值得做,这是研究意料不及的成果。

「作为科学家,我们要让数据说话、让事实说话,希望以理性,改变社会。」